Luận Văn Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ VCO băng tần S ứng dụng cho MPT

Đồ án tốt nghiệp năm 2013
Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ VCO băng tần S ứng dụng cho MPT




MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ . 2
CẢM ƠN 1
LỜI MỞ ĐẦU 2
CHƯƠNG 1: TRUYỀN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG SÓNG VIBA . 4
1.1. Truyền năng lượng sử dụng sóng viba 4
1.2. Các thành phần chính của hệ thống truyền năng lượng không dây 5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SIÊU CAO TẦN . 7
2.1. Kỹ thuật siêu cao tần . 7
2.1.1. Lý thuyết đường truyền . 8
2.1.2. Mô hình mạch điện thông số tập trung, các thông số sơ cấp 8
2.1.3. Phương trình truyền sóng và nghiệm, các thông số thứ cấp . 10
2.1.4. Hiện tượng phản xạ sóng trên đường dây, hệ số phản xạ . 16
2.1.5. Hiện tượng sóng đứng và hệ số sóng đứng 18
2.2. Đồ thị Smith 22
2.2.1. Cơ sở của đồ thị Smith 24
2.2.2. Các đồ thị vòng tròn 26
2.3. Kỹ thuật phối hợp trở kháng và điều chỉnh phối hợp trở kháng . 30
2.3.1. Phối hợp trở kháng bằng các phần tử tập trung . 31
2.3.2. Mạch điều chỉnh phối hợp trở kháng dùng một dây chêm . 32
2.3.3. Điều chỉnh phối hợp trở kháng hai dây chêm 34
CHƯƠNG 3:MẠCH TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA . 36
3.1. Giới thiệu chung . 36
3.2. Điều kiện dao động . 36
3.3. Mạch dao động tần số cao . 38
3.3.1. Mạch tạo dao động cộng hưởng 38
3.3.2. Mạch dao động Colpits . 41
3.3.3. Mạch dao động Clapp . 43
3.3.4. Mạch dao động Hartley . 44
3.4. Mạch dao động điều chỉnh 45
3.4.1. Mạch dao động điều chỉnh dùng FET . 46
3.4.2. Voltage – Controlled Tuned Oscillartors . 54
CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO BỘ DAO ĐỘNG VCO 57
4.1. Chế tạ -3043 . 57
4.2. Chế tạ 2750 60
KẾT LUẬN 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67




LỜI MỞ ĐẦU
Chúng ta đang khai thác mạnh các nguồn năng lượng hóa thạch như than
đá, dầu mỏ, khí gas, để phục vụ cho đời sống sinh hoạt và sản xuất. Tuy
nhiên, các dạng năng lượng trên đều có hạn, có khả năng dần dần cạn kiệt sau 50
năm tới, như vậy năng lượng hóa thạch về lâu dài không thể cung cấp đủ năng
lượng cho nhu cầu của con người trong tương lai. Vì vậy các nguồn năng lượng
tái tạo, một số được gọi là năng lượng sạchnhư năng lượng mặt trời, năng lượng
gió, nhiêu liệu sinh học, pin nhiên liệu, đang rất được quan tâm nghiên cứu và
khai thác. Các nguồn năng lượng tự nhiên như gió và ánh sáng mặt trời là những
nguồn năng lượng sạch, tuy nhiên để so sánh thì ta nhận thấy năng lượng từ mặt
trời là vô cùng lớn và có thể dùng được ở nhiều khu vực hơn so với năng lượng
sinh ra từ gió. Vài năm trở lại đây, trên thế giới đã xuất hiện các phương tiện sử
dụng năng lượng mặt trời bằng pin mặt trời nhưng giải pháp này cũng chưa
được tối ưu bởi các pin mặt trời này ở mặt đất nên khi không có ánh sáng mặt
trời sẽ mất dần tác dụng. Một giải pháp tối ưu hơn đó là sử dụng vệ tinh năng
lượng giống như việc đưa các bản pin mặt trời lên quỹ đạo để thu năng lượng
ánh sáng tại mọi thời điểm rồi biến đồi sang chùm tia viba công suất cao đưa về
mặt đất. Kết quả và kinh nghiệm nghiên cứu biến đồi năng lượng mặt trời trên
vũ trụ sang chùm tia viba công suất cao về mặt đất đã cho thấy khả năng đưa
nguồn năng lượng vũ trụ vào thực tế là rất khả quan.
Hiện nay các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, Nhật đã có sản phẩm sử
dụng năng lượng mặt trời từ vệ tinh năng lượng và tiến tới đưa vào thị trường.
Khi các sản phẩm dạng này được đa dạng hóa nghĩa là phần lớn các đồ điện gia
dụng sẽ không cần dây nối điều này vừa tiết kiệm diện tích, tiết kiệm chi phí
mua dây và làm không gian thoáng đãng. Các nghiên cứu này đã chứng tỏ việc
sử dụng năng lượng sạch, rẻ tiền không còn là điều viễn tưởng góp phần thúc
đẩy các nước khác nghiên cứu theo hướng này. Đề tài đồ án“Nghiên cứu, thiết
kế và chế tạo bộ VCO băng tần S ứng dụng cho MPT” là một phần của việc
xây dựng bộ phát sóng vi ba công suất lớn trong hệ thống truyền năng lượng sử
dụng sóng viba - MPT (Microwave Power Transmission). Việc xây dựng thành
công bộ phát sóng vi ba công suất lớnlà một trong những chìa khóa đểthực hiện
thành công hệ thống này. Các thành phần chính của bộ phát gồm bộ tạo dao
động, bộ khuếch đại đệm và bộ khuếch đại công suất.
VCO- Voltage Controlled Oscillator, là mạch tạo dao động có tần số của
tín hiệu ra tỉ lệ với điện áp điều khiển đặt vào. VCO có thế thiết kế được ở tần số
rất cao và thay đổi được trên một dải rộng, vì vậy mạch VCO sẽ có tính linh
hoạt và tùy biến cao.Xuất phát từ tìm hiểu nguyên lý mạch tạo dao động, mạch
VCO cùng một số sơ đồ mạch VCO phát siêu cao tần, em thiết kế, chế tạo bộ
VCO với hai giải pháp dùng FET spf-3043 và IC MAX2750 hoạt động ở băng
tần S.
3
Đồ án được chia ra làm 4 phần với nội dung cơ bản như sau:
Chương 1: Truyền năng lượng sử dụng sóng viba.
Chương 2: Tổng quan về siêu cao tần.
Chương 3: Mạch tạo dao động điều hòa.
Chương 4: Chế tạo bộ dao động VCO.
Do thời gian thực hiện ngắn cộng với vốn kiến thức còn rất hạn chế nên đồ
án chắc chắn còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các
thầy cô để hoàn thiện hơn bài viết của mình.




TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt:
[1] Nghiêm Xuân Anh,Cơ Sở Kỹ Thuật Siêu Cao Tần.
[2] PGS.TS Trần Quang Vinh – Ths. Chử Văn An, Nguyên lý kỹ thuật điện
tử, NXB Giáo dục, Hà Nội.
[3] TrươngVăn Tám, Mạch điện tử.
Tài liệu tiếng Anh:
[1] Guillermo Gonzalez, Foundations of oscillator circuit design , Artech
House, INC, 2007
Và một số tài liệu khác trên mạng.